Важливим захистом від згубного займання в небезпечних зонах з горючими газами, пилом або парами євибухозахищені світлодіодні ліхтарі. Ці спеціалізовані світильники витримують фізичні впливи та хімічну корозію завдяки ретельно розробленим корпусам, які поєднують міцні матеріали та передову-технологію захисту. Знання матеріалів, що лежать в основі надійності цих-критично важливих для безпеки систем, має вирішальне значення, оскільки все більше компаній, зокрема хімічні переробні підприємства та нафтопереробні заводи, застосовують їх. У цьому дослідженні розглядаються метали, композити, покриття та методи проектування, які перетворюють звичайні корпуси на непроникні твердині, здатні протистояти найгіршим середовищам на планеті.
Основні будівельні матеріали: перша лінія захисту
1. Металеві сплави з великою міцністю
Основу становлять метали, призначені для суворих умоввибухозахищений світлодіодкорпуси:
Чавун і ковкий чавун: ці матеріали мають надзвичайну ударостійкість і структурну цілісність і використовуються у -потужних фітингах, таких як серія CEAG AB05. У той час як варіації з шаровидними включеннями графіту (ковкий чавун) забезпечують кращу стійкість до руйнування, їх товста мікроструктура природним чином зменшує силу вибуху 3.
Алюмінієві сплави, які є легкими та мають гарне співвідношення міцності-до-ваги, включають ZL102 (використовується в розподільних коробках BHD51). Під час лиття під тиском вони створюють складні форми з однаковою товщиною стінок, що важливо для збереження шляхів полум’я. Базова стійкість до корозії забезпечується власним шаром оксиду алюмінію, який додатково зміцнюється покриттями 9.
Основні кріпильні елементи, гайки сальників і монтажне обладнання виготовляються з нержавіючої сталі (зазвичай марок 304 або 316) через її стійкість до хлоридів, що має вирішальне значення в хімічних і морських умовах, коли звичайна сталь 13 зазнає впливу солі або кислотних парів.
По-друге, конструювання термопластів
Для панелей і не-несучих-деталей:
Армовані-волокном композити: поліаміди зі скло-наповнювачем, також відомі як поліфталаміди (PPA), стійкі до пошкодження УФ-променями та вуглеводневих розчинників, забезпечуючи стабільність розмірів за високих температур (до +75 градусів).
Переваги внутрішньої безпеки: пластикові рамки в таких предметах, як серія HarmAtex XLW5AV, забезпечують природну стійкість до гальванічної корозії та усувають можливість утворення іскор у разі ненавмисного удару.
Кілька шарів захисту для систем захисту від корозії
1. Покриття та інженерія поверхні
Електростатичне порошкове покриття: ця епоксидна-поліефірна комбінація утворює хімічно інертний бар’єр і зазвичай використовується на чавунних та алюмінієвих корпусах. Він створює безперервний шар, який закриває невеликі отвори при нанесенні при температурах вище 200 градусів. Протягом понад 1000 годин покриття CEAG AB05 стійке до сольових бризок (ASTM B117) без утворення пухирів 39.
PEO, або плазмове електролітичне окислення, – це нещодавно розроблена аерокосмічна-технологія, яка утворює оксидний шар, схожий на кераміку, безпосередньо на алюмінієвих підкладках. Розчини фосфат-міді, як досліджено для магнію AZ91D, надають йому антибактеріальних властивостей, одночасно запобігаючи проникненню іонів хлориду.
Графен-Покращені бар’єри: моношарова структура графену використовується в інноваційних композитах, як-от прототипи Університету Баффало/Tata Steel. Вода відштовхується завдяки своїй гідрофобності, а клітини корозії руйнуються завдяки її електропровідності. Під час випробування сольовим туманом 10 попередні результати свідчать про вчетверо більший термін служби порівняно зі звичайними покриттями.
2. Інгібування активної корозії
Жертовні аноди: щоб зберегти цілісність корпусу, офшорні світильники використовують аноди з цинку або магнію, які схильні до корозії.
Хроматні замінники: нові інгібітори, такі як сполуки, додані -церієм, або наповнювачі Al(OH)₃ (використовуються в ізоляторах), поглинають корозійні іони за допомогою іонообмінних-процесів 610, оскільки шестивалентний хром (CrVI) заборонено RoHS.
Ударостійкість: механізми виживання
1. Інновації в структурному проектуванні
Ребристі корпуси: внутрішні підсилювальні ребра в чавунних корпусах розподіляють енергію удару по всій геометрії, щоб уникнути локальних поломок.
Ударо{0}}стійке скління: боросилікатне скло товщиною 5–8 мм (як у CEAG AB05) поєднує низьке теплове розширення та високу в’язкість до руйнування. Він демонструє здатність «захисного скла» проти летючого сміття, коли він прикріплений до полікарбонатних прошарків.
Стійкі-форми: використання дугоподібних форм для відхилення від ударів, циліндричних або сферичних корпусів (наприклад, вогнестійкі розподільні коробки) зменшують плоскі поверхні.
2. Стратегії матеріального покращення
Металеві матричні композити: армований наночастинками карбіду кремнію (SiC)-алюміній підвищує твердість на 40% без втрати стійкості до корозії.
Thermal Spray Armor: дослідження плазмового покриття FeCrAlRE демонструють металургійну адгезію до підкладок, у результаті чого поверхні мають нано-кристалічні/аморфні гібридні структури, які мають у 3 рази більшу стійкість до стирання, ніж неблагородні метали 8.
Синергічний захист: акредитації та практичні результати
1. Відповідно до EN 60529., вибухозахищені світильники постійно отримують сертифікати IP66/IP67 за допомогою системи рейтингу IP:
IP66: захист від проникнення пилу та сильних струменів води (12,5 мм сопло при 100 кПа).
IP67: Витримує занурення протягом 30 хвилин на глибину 1 м.
Це можливо завдяки силіконовим прокладкам, які затискаються між обробленими поверхнями та мають візерунки канавок, які перешкоджають екструзії під ударом 35.
2. Щоб отримати сертифікат, необхідно пройти тестування на екстремальні умови навколишнього середовища:
Випробування на термічний удар: зміна без пошкодження ущільнення від -55 градусів до +55 градусів (клас CEAG AB05).
720-годинне тестування в камерах SO₂/H₂S, які повторюють атмосферу нафтопереробного заводу, було використано для перевірки впливу корозійної атмосфери.
Витримує удари силою 20 джоулів (маса 5 кг із 400 мм) без деформації, яка впливає на шляхи полум’я 35, відома як стійкість до ударів IK10.
3. Міжнародні акредитації
Матеріальні рішення безпосередньо сприяють дотриманню:
Маркування Ex db eb IIC Gb вимагається для газових середовищ (до групи IIC-ацетилен/водень) відповідно до ATEX/IECEx.
UL 844: Вимагання записів щодо корозії для майданчиків класу I, розділ 1.
При 1,5-кратному номінальному тиску корпуси проходять випробування на вибухонебезпечність перед тим, як потрапити в пошкоджені поверхні.
Майбутні рубежі: стійкість і розумні матеріали
1. Полімери, які зцілюють себе
Епоксидні покриття на основі мікрокапсул-, які зараз досліджуються та розробляються для світлодіодних прокладок, вивільняють інгібітори корозії (наприклад, іони церію), коли їх подряпають.
2. Додавання виробництва
Конструкції,-оптимізовані за топологією, які зберігають вибухонебезпечну міцність, одночасно зменшуючи вагу на 30%, стали можливими завдяки корпусам із інконелю,-надрукованим 3D.
3. Фактори замкнутої економіки Алюмінієві конструкції, що підлягають переробці (відповідно до CZ0274/30), і RoHS-сумісні покриття (які усувають Cr, Cd і Pb) швидко стають галузевими нормами.
Світлодіодні корпуси, здатні витримувати вибухи, є вершиною матеріалознавства. У цих захисних кожухах використовується багато-тактика боротьби з корозією та відведення ударів, починаючи від чавунної броні традиційних світильників і закінчуючи -нано-покриттями з графеном, які будуть у майбутньому. Майбутні корпуси, ймовірно, матимуть вбудовані датчики для моніторингу корозії та можливості само-відновлення з розвитком матеріалознавства, перетворюючи пасивні контейнери на проактивні захисники. Ці невпинні інновації в металах, полімерах і покриттях гарантують, що світло буде безпечно ввімкненим у найважчі часи для секторів, де невдача означає катастрофу.
